CN100449794C - 包含低湿气渗透率粘合剂组合物的太阳能电池板 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能电池板，其包括光电材料层；背板；和粘合剂层，其位于光电材料层和背板之间并且将它们粘合在一起，其中，粘合剂层包含粘合剂组合物，该粘合剂组合物包含低湿气透过率聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物。在另一个实施方案中，太阳能电池板包括用粘合剂组合物填充的组件导线开口，该粘合剂组合物包含低湿气透过率聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物。提供了制造太阳能电池板的方法。

Description

包含低湿气渗透率粘合剂组合物的太阳能电池板
技术领域
本发明涉及包含粘合剂层的太阳能电池板，该粘合剂层包含具有低湿气渗透率的粘合剂组合物.本发明还涉及使用这类组合物制造太阳能电池板，该组合物用作粘合剂和用于围绕组件导线和太阳能电池板的其它结构元件的密封.
背景技术
光电太阳能电池板，还被简单地称为太阳能电池板，通常具有两种基本设计.一种设计使用连接在一起和包埋在层压薄膜中的晶体硅晶片.层压薄膜和其中包埋的晶片通常夹在玻璃、聚合物材料或者其它适合的材料的两个薄板(lights)或者面板之间.
在此更感兴趣的第二种太阳能电池板设计使用非晶态硅、碲化镉(Cd-Te)或者铜-铟-二硒化物，CuInSe2(通常被称为“CIS”)的一种，或者以下所论及的类似的半导体材料，其被沉积在薄膜形式的基材上.这些薄膜光电材料通常通过例如溅射、PVD或者CVD等方法作为薄膜被沉积在玻璃基材上.单个光电池通常通过激光刻蚀过程形成，并且通过适合的线路例如母线连接在一起.母线将从光电池输出的电流输送到贮存装置.薄膜光电材料和相关线路可以用铝的溅射层覆盖，其起到保护下面的结构的作用.为了使构成完整，组装粘合剂被涂覆在光电材料、相关线路和任何存在的保护层上，并且涂覆衬底材料.衬底材料通常是玻璃，但是可以是金属、复合材料或者塑料材料.
除了上述CIS之外，已经使用了族I、族III和族IV半导体材料的组合(被称为I-III-IV)和/或计划将其用作光电材料.已经提出了将大量不同的I-III-VI半导体材料用于光电池.某些实例包括：AgInS2，AgGaSe2，AgGaTe2，AgInSe2，AgInTe2，CuGaS2，CuInS2，CuInTe2，CuAlS2，和CuGaSe2.然而，大部分注意力集中在CIS和CIS的变体上，其中一部分铟被替换为铝和镓的一种或多种和/或一部分硒被替换为硫和/或碲.已经被提出的两种有前景的CIS变体包括CuInxGa1-xSe2(通常被称为“CIGS”)和CuInxGa1-xSeyS2-y(通常被称为“CIGSS”).这些和其它I-IH-VI半导体可以被用于光电池，正如在本领域中已知的.
线路，例如母线，其收集太阳能电池板产生的电流，必须通过导线连接到适合的贮存装置，例如电池.这类导线可以被称为“组件导线”或者“组件引线”.组件导线必须在某些点从太阳能电池板出来.需要附加的粘合剂或者密封材料，以便围绕从太阳能电池板出来的组件导线进行密封.用于围绕组件导线进行密封的粘合剂可以与用于将衬底材料附着到太阳能电池板上的组装粘合剂相同或者不同.
太阳能电池板在户外使用，因此被暴露于风、水和日光等要素.太阳能电池板主要受到水分的有害影响，水分可能渗透到太阳能电池板中，接触电连接点或者光电材料.太阳能电池板中的渗水一直是长期存在的问题.因此，已经进行了各种尝试来降低湿气渗透率(MVTR).太阳能电池板还可能受到风和日光的有害影响，其可能导致粘合剂层的破坏.风引起显著的物理损坏，而日光导致太阳能电池板的加热和暴露于紫外线(UV)辐射.测量的太阳能电池板的操作温度高达110℃.在升高的温度下热塑性粘合剂软化，并且对UV-诱导破坏是敏感的.许多热固化材料具有过高的MVTR.
一种目前使用的组装粘合剂是乙烯-醋酸乙烯酯(EVA).EVA与过氧化物一起被涂覆到太阳能电池板上，该过氧化物可以交联EVA.这样，通过施加热或者辐射，EVA在太阳能电池板上被固化就位，所述热或者辐射使过氧化物将EVA交联.交联的EVA提供高强度，但是具有较高的MVTR.
组件导线密封材料具有与组装粘合剂相同的问题.目前使用的组件导线粘合剂/密封剂包括环氧化合物和热熔丁基化合物.环氧化合物具有较高的MVTR.热熔丁基体系不能实现高强度，因为它们通常作为热塑性材料提供，并且如上所述，当温度升高时它们失去强度.
从太阳能电池板中除去水分的问题，以及寻找除了对粘合剂所要求的其它性能之外具有适当低的MVTR性能的粘合剂的问题，一直被长期搁置.为了提供适合的粘合剂材料已经进行了许多尝试.然而，还不能令人满意地提供所要求的强度和相关的性能两者，以及所要求的低的MVTR性能.本发明通过提供适用于太阳能电池板的低MVTR粘合剂，提供了该问题的解决方案.
发明内容
本发明涉及适用于太阳能电池板的粘合剂组合物，其提供低MVTR以及强度和相关性能两者.
在一个实施方案中，本发明涉及太阳能电池板，其包括光电材料层、背板和将光电材料层粘合到背板的粘合剂层，其中粘合剂层包含粘合剂组合物，所述粘合剂组合物包含低MVTR聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物.在一个实施方案中，粘合剂层具有小于大约3g/m2/d的MVTR.
在另一个实施方案中，本发明涉及太阳能电池板，其包括光电材料层、背板、将光电材料层粘合到背板的粘合剂层、穿过光电材料层或者背板的至少一个的组件导线开口和密封所述组件导线开口的组件导线粘合剂组合物，所述组件导线粘合剂组合物包含低MVTR聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物.在一个实施方案中，组件导线密封剂/粘合剂组合物具有小于大约3g/m2/d的MVTR.
在一个实施方案中，本发明涉及制造太阳能电池板的方法，该太阳能电池板包括光电材料层和背板，所述方法包括以下步骤：(a)通过混合低MVTR聚合物或者共聚物与硅烷-改性聚合物或者共聚物，形成具有低湿气渗透率的粘合剂组合物；(b)使用粘合剂组合物将光电材料层粘合到背板上；和(c)交联所述硅烷-改性聚合物或者共聚物.在一个实施方案中，粘合剂组合物具有小于大约3g/m2/d的MVTR.
本发明的粘合剂组合物，除了具有低MVTR之外，提供了以下优点，由于在硅烷-改性聚合物或者共聚物上存在过量硅烷基团，任何可能进入粘合剂组合物中的水分仅仅导致硅烷-改性聚合物或者共聚物的进一步交联，而不是导致粘合剂组合物或者太阳能电池板的其它元件的任何损坏或者恶化.因此，除了为粘合剂组合物提供提高的强度和基材粘合性之外，硅烷-改性聚合物或者共聚物提供延长的针对可能渗入粘合剂组合物中的任何水分的防护.
附图说明
图1是太阳能电池板的层的简略剖视图，包括本发明的低MVTR粘合材料层.
图2是太阳能电池板的层的简略剖视图，该太阳能电池板与图1中的相似，但是还包括保护层，和本发明的低MVTR粘合材料层.
图3是太阳能电池板的平面示意图.
图4是按照本发明的一个实施方案，在交联之前，硅烷-改性聚合物的分子的简略化学结构.
图5是按照本发明的一个实施方案，在交联之后，硅烷-改性聚合物的分子的简略化学结构。
图6是太阳能电池板的简略剖视图，其包括按照本发明的实施方案的组件导线开口.
图7是图6的太阳能电池板的简略剖视图，其包括用按照本发明的一个实施方案的组件导线粘合剂充填的组件导线开口.
图8是用图解法说明本发明实施方案的制造太阳能电池板方法的步骤的流程图。
应该理解，为简单起见和为了说明的清楚性，示于图中的元件没有必然地按比例描绘.例如，为了清楚，某些元件的尺寸相对于其他元件被放大.此外，认为适当时，在图中重复了附图标记，以指出相应的元件.
此外，应该理解，如下所述的工艺步骤和结构不形成制造太阳能电池板的完整的工艺流程.本发明可以与目前用于本领域中的太阳能电池板制造技术一起实施，并且仅仅包括了理解本发明所必需的那些通常实施的工艺步骤.
详细说明
在一个实施方案中，本发明涉及太阳能电池板，其中太阳能电池板包括光电材料层和背板，以及将光电材料层粘合到背板的粘合剂层.在一个实施方案中，粘合剂层包含粘合剂组合物，其包含低湿气渗透率(MVTR)聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物.
太阳能电池板可以是本领域中已知的任何类型.因此太阳能电池板包括光电材料层，其用于从照射太阳能电池板的太阳光产生电流.在一个实施方案中，光电材料层包括非晶态硅、碲化镉、铜-铟-二硒化物(CIS)或者另一种族I-III-IV半导体材料的层，例如上述讨论到的那些.
在另一实施方案中，太阳能电池板包括晶体硅晶片，它们被连接在一起和包埋在层压薄膜中.晶体硅可以是多晶或者单晶硅.本发明适用于这两种类型的太阳能电池板.此外，本发明适用于包括其它光电材料的太阳能电池板，例如在锗上的砷化镓(GaAs/Ge(1))、在砷化镓上的砷化镓(GaAs/GaAs)或者在砷化镓/锗上的磷化镓铟(GaInP/GaAs/Ge).包括非晶态硅、碲化镉或者铜-铟-硫化物的光电材料层，与包括晶体硅的板相比，对水分的侵入是更敏感的，因此将从本发明中获得更多的潜在益处。本发明不局限于任何特定类型的太阳能电池板.因此，为了示例性的、但是非限制性的目的，在此描述的光电材料层包含非晶态硅、碲化镉或者铜-铟-硫化物，并且特别地非晶态硅.
光电材料在可以是例如普通硼硅酸盐玻璃的材料的前面板上形成.在另一实施方案中，前面板是低铁玻璃，其允许更多太阳光通过玻璃.除了玻璃之外，前面板(以及背板)可以由韧性塑料薄膜形成，例如
Figure C0382449600111
商标的聚氟乙烯(PVF)(E.I.DuPont De Nemours andCo.的产品).PVF，例如
Figure C0382449600112
PVF，具有高的可见光透射系数和低的红外线透射系数，因此热量不能通过前面板向后传输.前面板应该是这样的材料，其不被紫外线伤害，因为在昼间时间其将连续地暴露于紫外线.可以使用其它透射光的、耐紫外线的聚合物，例如共聚物，例如四氟乙烯-全氟乙烯基醚共聚物(PFA)，可以
Figure C0382449600113
PFA薄膜从Daikin Industry K.K.获得，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)，可以FEP类型Toyoflon薄膜从Toray K.K.得到，和四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)，可以
Figure C0382449600114
ETFE薄膜从E.I.duPont获得.在一个实施方案中，前面板是玻璃和后面板是例如
Figure C0382449600115
PVF材料或者其它聚合物材料。其它适合的材料可以用作前面板和背板，如本领域中已知的.
前面板和光电材料层被粘合到背板.背板为太阳能电池板提供附加强度并且为光电材料层提供防护.用于将背板粘合到光电材料层的粘合剂是太阳能电池板的重要组成部分，如以下更详细地描述的.
如本领域中已知的，其它层可以包括例如在前面板和光电材料层之间形成的抗反射涂层，以防止进入的太阳光从太阳能电池板中反射.如本领域中已知的，光电材料层可以包括n-和p-掺杂半导体材料的并置层，其实际上从进入的太阳光产生电.
按照本发明，典型的太阳能电池板100的一个实施方案示于图1中的横截面简略视图中.太阳能电池板100包括光电材料层102.光电材料层102的第一表面102a位于并且附着于前面板104上.在光电材料层102的第二个表面102b上，配置了粘合剂组合物层106，其包含低MVTR粘合剂.粘合剂层106在光电材料层102和背板108之间形成粘合。
按照本发明，典型的太阳能电池板200的另一个实施方案示于图2中的横截面简略视图中.图2的太阳能电池板200包括与示于图1中的电池100相同的元件，并且还包括保护层110，其位于光电材料102和粘合剂层106之间.保护层可以是金属例如铝，其被沉积在光电层102的上面.防护材料还可以是在本领域中已知的用于这一目的的任何其它材料，例如铝、铜、金、银、这些材料的合金或者其它适合的保护性金属。在一个实施方案中，保护层110还被用作电流载体.在这种实施方案中，形成保护层110的材料应该是传导性的，同时具有足够的强度以提供希望的防护.
典型的太阳能电池板，例如太阳能电池板100，可以通过将光电材料层102例如非晶态硅沉积在前面板104上来制造.如所注释的，前面板104可以由任何适当的材料形成，并且在许多实例中，该材料是玻璃.光电材料层102可以通过任何在本领域中已知的适当手段沉积.例如，非晶态硅可以通过化学蒸气沉积法(CVD)、通过物理蒸气沉积(PVD)、通过溅射或者通过任何其它已知的方法沉积.CVD方法可以包括各种方法的任何一种，例如CVD、PECVD、RTCVD、ALCVD、MOCVD或者LPCVD.
图3是按照本发明的另一个实施方案的太阳能电池板300的前面板104的平面图.前面板104的外部边界以虚线示出，以指出面板延伸超过示于图3中的所述小的部分.当光电材料层102已经被沉积在前面板104上时，光电层102被蚀刻以限定许多的单个光电池112，如图3中所示.因此，示于图3中的平面图中的许多的单个光电池112实质上与示于图2中的剖视图中的层102相同.蚀刻可以借助于应用激光蚀刻，或者借助于其它合适的方法，包括化学蚀刻以及其它在半导体技术中已知的蚀刻法.
如图3中所示，单个光电池112必须被电连接，以便由光电池产生的电流可以被收集和输送到电流可以被使用的地方.因此，电连接，例如母线或者其它适合的导线，被应用到太阳能电池板300上，以提供相应的许多单个光电池112和太阳能电池板300的外部之间的电连接.导线从一个光电池112连接到另一个上，如在本领域中已知的.图3显示了这种导线的两个实施方案.首先，在图3中的光电池112的上排中，用图解法显示了一系列光电池到光电池接线114.如所示，这一系列的接线114将第一个光电池112的一侧连接到相邻的光电池112的另一侧，或者连接到太阳能电池板300的外部.这种侧面到侧面的连接，在接线114到每个相应的光电池112的附着点处，由虚线和实线表示.电连接的第二个实施方案示于光电池112的下排，其用图解法显示为母线116.母线116提供了从光电池到光电池和到太阳能电池板300的外部的电连接.
如果使用了保护层，例如层110，其通常被沉积在蚀刻的“引入导线的(wired-in)”光电层102上，该光电层102通常在前面板104上形成.保护层110可以以任何手段沉积，该手段是本领域中已知的用于沉积所使用的特定材料的手段，并且其与生产光电材料层的材料相容.因此，例如，保护层110如果是金属，可以通过适当的CVD方法沉积，例如上面注释的那些之一，或者通过PVD或者溅射沉积.如果防护材料层110是聚合物材料，可以通过层合过程、通过在光电层102上直接聚合、通过涂覆无溶剂的(纯净的)或者溶液化的预聚物、然后进行聚合或者通过任何其它在本领域中已知的手段来沉积.可以使用其它已知的保护材料，并且这些可以通过适当手段沉积在光电层102上.
在例如示于图1中的实施方案中，粘合剂层106可以被施加成直接与光电材料层102接触.在具有保护层110的实施方案中，例如示于图2中的实施方案，粘合剂层106可以被涂覆成与保护层110接触.在两个实施方案中，粘合剂层还与背板108接触.当然，当所述板要形成密封接触时，粘合剂可以最初施加到背板108或者光电材料层102或者保护层110，然后随后施加到相对的层.因此，粘合剂层106被置于之间，并且将光电材料层102和背板104粘合在一起，在某些实施方案中，保护层110被插入这些层之间.
粘合剂层106通常被称为组装粘合剂，因为其被用来组装太阳能电池板的元件并且将它们结合在一起.在本发明中，粘合剂层106包括粘合剂组合物，其具有低的湿气渗透率(MVTR).按照本发明的一个实施方案，粘合剂组合物包含低MVTR聚合物或者共聚物，以及硅烷-改性聚合物或者共聚物.
在一个实施方案中，低MVTR聚合物或者共聚物包括至少一种以下聚合物或者共聚物：聚异丁烯、异丁烯-异戊二烯橡胶、异丁烯-异戊二烯-二乙烯基苯共聚物、氯化或者溴化丁基橡胶、异丁烯-溴化对甲基苯乙烯共聚物、异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物、氧磺化聚乙烯、乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、丁腈共聚物、聚氯丁二烯、环氧氯丙烷橡胶或者其两种或多种的混合物.在一个实施方案中，低MVTR聚合物或者共聚物不同于聚氯丁二烯，其在某些形式中不能提供满意的MVTR.
在一个实施方案中，低MVTR聚合物或者共聚物是聚异丁烯.在一个实施方案中，聚异丁烯具有大约20,000到大约2,000,000的数均分子量.在另一个实施方案中，聚异丁烯具有大约50,000到大约500,000的数均分子量.在另一个实施方案中，聚异丁烯具有大约75,000到大约300,000的数均分子量.
在一个实施方案中，低MVTR聚合物或者共聚物是包含异丁烯和另外的单体的单体单元的共聚物，该另外的单体是例如异戊二烯、1，3-丁二烯、对甲基苯乙烯或者其它苯乙烯衍生物.
在此和在说明书和权利要求的各处，公开的范围和比值的限制可以被结合.
在一个实施方案中，硅烷-改性聚合物或者共聚物包括一种或多种以下聚合物或者共聚物：硅烷-改性无定形α-烯烃聚合物或者共聚物，硅烷-可交联卤代聚合物组合物，和单烯烃和乙烯基芳族单体的硅烷接枝共聚物.
在一个实施方案中，硅烷改性无定形α-烯烃聚合物或者共聚物包括丙烯的单体单元.在另外的实施方案中，硅烷-改性无定形α-烯烃聚合物或者共聚物包括丙烯的均聚物，或者丙烯和至少一种C2-C8α-烯烃的共聚物.在另外的实施方案中，硅烷-改性无定形α-烯烃聚合物或者共聚物包括丙烯和马来酸酐或者(甲基)丙烯酸烷基酯的一种或多种的共聚物.
在一个实施方案中，硅烷-改性无定形α-烯烃聚合物或者共聚物包括具有结构(I)的甲硅烷基基团：
-Si(OR1)n(R2)m                    (1)
其中，每个R1独立地是C1-C8支链或者元支链的烷基基团，每个R2独立地是R1或者C1-C8支链或者无支链的烷基基团，n＝1到3，m＝0到2，和m+n＝3.因此，例如，甲硅烷基基团可以是三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基或者甲基二甲氧基甲硅烷基.如所述通式说明的，甲硅烷基基团可以具有一个到三个OR1取代基，并且可以具有零到两个烷基取代基.
在一个实施方案中，粘合剂组合物包含作为低MVTR聚合物或者共聚物的聚异丁烯和作为硅烷-改性聚合物或者共聚物的硅烷-改性无定形聚丙烯.
在一个实施方案中，硅烷-改性聚合物或者共聚物是硅烷-可交联卤代聚合物组合物.在一个实施方案中，硅烷-可交联卤代聚合物组合物包含100重量份的卤代聚合物和大约0.1到大约20重量份的含氨基基团的硅烷化合物的混合物.在一个实施方案中，组合物可以在硅烷醇催化剂存在下被交联.在一个实施方案中，卤代聚合物是一种或多种聚氯丁二烯(例如
Figure C0382449600151
)、氯磺化聚乙烯、环氧氯丙烷橡胶和卤化丁基橡胶.在一个实施方案中，含氨基基团有机硅烷化合物具有以下通式结构(II)：
RHNR′Si(OR”)3                (II)
其中R是氢、烷基或者苯基，R’是亚烷基基团，OR”是具有1到6个碳原子的烷氧基或者烷氧基烷氧基基团.在一个实施方案中，氨基硅烷化合物是以下的一种或多种：N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基氨基丙基三乙氧基甲硅烷、N-甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、N-乙基氨基丙基三乙氧基甲硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基甲硅烷或者R-氨基丙基三甲氧基硅烷。
在一个实施方案中，粘合剂组合物包含作为低MVTR聚合物或者共聚物的聚异丁烯和作为硅烷-改性聚合物或者共聚物的N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷改性的聚氯丁二烯.
在一个实施方案中，硅烷-改性聚合物或者共聚物是单烯烃和乙烯基芳族单体的硅烷接枝共聚物.在一个实施方案中，适合的单烯烃和乙烯基芳族单体的硅烷接枝共聚物包括这样的共聚物，其包含至少50摩尔％的至少一种C3-C7单烯烃和大约0.1直至50摩尔％的至少一种乙烯基芳族单体.在一个实施方案中，乙烯基芳族单体可以是单-乙烯基芳族化合物例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、烷基-取代的苯乙烯例如叔丁基苯乙烯和对烷基取代的苯乙烯，其中烷基基团包含1到4个碳原子.在一个实施方案中，乙烯基芳香族化合物是对甲基苯乙烯.适合的单烯烃单体包括丙烯、异丁烯、2-丁烯等等.在一个实施方案中，共聚物的基本上100％的单烯含量包括异丁烯.在一个实施方案中，共聚物包含异丁烯和对甲基苯乙烯，并且包含大约0.1到20摩尔％的对甲基苯乙烯.
在一个实施方案中，与烯烃共聚物反应形成硅烷-接枝共聚物的有机硅烷具有通式结构(III)：
RR’SiY2            (III)
其中R代表单价烯属不饱和烃或者烃氧基基团，其与在主链聚合物上产生的自由基位具有反应性，Y代表可水解的有机基团，和R’代表烷基或者芳基或者Y基团.如果R是烃氧基基团，其应该是非可水解的.在一个实施方案中，R可以是乙烯基、烯丙基、丁烯基、4-戊烯基、5-己烯基、环己烯基或者环戊二烯基基团.在一个实施方案中，R是乙烯基.在一个实施方案中，基团Y可以是一种C1到C4烷氧基基团或者C1到C4烷氧基基团的混合物，例如甲氧基、乙氧基或者丁氧基.在另一个实施方案中，Y是酰氧基基团，例如甲酰氧基、乙酰氧基或者丙酰氧基；或者oximo基团，例如-ON＝C(CH3)2、-ON＝C(CH3)(C2H5)和-ON＝C(C6H5)2；或者取代的氨基基团，例如烷基氨基或者芳基氨基基团，包括-NHCH3，-NHC2H5和-NHC6H5基团.在一个实施方案中，R’代表烷基基团、芳基基团或者Y基团.在一个实施方案中，基团R’可以是例如甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、烷代苯基或者Y基团.在一个实施方案中，R’是甲基或者烷氧基基团.在一个实施方案中，硅烷是其中R’和Y选自甲基和烷氧基基团的那些，例如乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和甲基乙烯基二甲氧基硅烷.
在一个实施方案中，粘合剂组合物包含作为低MVTR聚合物或者共聚物的聚异丁烯和作为硅烷-改性聚合物或者共聚物的异丁烯和对甲基苯乙烯的乙烯基三甲氧基硅烷-改性共聚物.
在一个实施方案中，在制造太阳能电池板期间，硅烷-改性聚合物或者共聚物在粘合剂已经被涂覆之后被交联.在一个实施方案中，交联作为暴露于大气中的氧气或者水分的结果发生.在该交联反应中，首先烷氧基甲硅烷基基团被水解形成硅烷醇或者羟基-甲硅烷基化合物，并且羟基-甲硅烷基基团与其它烷氧基甲硅烷基或者羟基-甲硅烷基基团反应形成包括Si-O-Si键的交联.甲硅烷基基团还可以与粘合剂组合物中的或者粘合剂所附着的玻璃板表面上的其它活性氢反应.交联形成聚合物网络，低MVTR聚合物在该聚合物网络中互相穿过.因此，粘合剂组合物的结合的聚合物产生了高强度的粘合性，其将太阳能电池板元件固定在一起，提供了长的使用寿命，并且低MVTR聚合物或者共聚物的存在大大降低了水分渗入.
交联反应将粘合剂组合物从热塑性材料，其可以作为热熔物或者以低粘度状态应用，转化成更类似热固性聚合物的材料.在交联之前，粘合剂组合物的最初的热塑性形式具有特定的熔体流动指数范围.熔体流动指数可以通过例如ASTM D-1238-A或者-B的方法测定.交联的粘合剂组合物不能具有可测量的熔体流动指数，因为交联可以防止粘合剂组合物流动.
在一个实施方案中，粘合剂组合物还包含交联催化剂.在一个实施方案中，交联催化剂可以是有机锡化合物或者钛酸酯化合物.在一个实施方案中，交联催化剂包括以下的一种或多种：二月桂酸二丁基锡、氧化锡、二乙酸二丁基锡、氧化二丁锡和钛酸酯.交联催化剂促进与水的反应，以引发进一步的交联.
在一个实施方案中，在交联时，硅烷-改性聚合物或者共聚物形成网络，与低MVTR聚合物或者共聚物互相贯穿.
在一个实施方案中，粘合剂组合物还包含能够引发硅烷-改性聚合物或者共聚物上的甲硅烷基基团之间的交联的交联引发剂.然而，通常，用于本发明中的交联引发剂是水.在一个实施方案中，引发交联反应的水是大气水分.如上所述，在本发明太阳能电池板的制造之后进入粘合剂组合物中的大气水分可以引发进一步的交联和/或可以与存在于粘合剂组合物中的残余甲硅烷基基团反应.
图4是按照本发明的一个实施方案，在交联之前，硅烷-改性聚合物或者共聚物的分子的简略化学结构.如图4中所示，聚合物链包含在各种位置连接到分子链上的甲硅烷基基团.在示于图4中的实施方案中，甲硅烷基基团是三-烷氧基(-OR)取代的甲硅烷基基团.在一个实施方案中，示于图4中的甲硅烷基基团的R基团可以是上面定义的R1基团的任何一个.在另一个实施方案中(没有显示)，甲硅烷基基团可以是在上面结构(I)中定义的甲硅烷基基团的任何一个，例如具有结构-Si(OR1)n(R2)m的甲硅烷基基团，其中R1、R2、n和m具有以上关于结构(I)所提出的含义.
图5是按照本发明的一个实施方案的硅烷-改性聚合物或者共聚物，例如图4中的那些，在交联之后分子的简略化学结构.如图5所示，甲硅烷基基团已经彼此反应和与基材(例如玻璃背衬层108或者光电池基材102)表面上的-OH基团反应.虽然没有示于图5中，但是剩余的-OR1基团可以保持未反应，或者可以已经与硅烷-改性聚合物或者共聚物的相邻层反应，所述相邻层在显示该图的纸的平面的下面或上面，如由从Si原子侧向伸出的“空”键所暗示的.
虽然没有显示，在此公开的其它硅烷-改性聚合物或者共聚物将形成类似于图4和5中显示的那些结构，其中聚合物主链和反应性部分被适当地取代，如以上关于结构(II)和(III)所定义的.
虽然没有示于图4和图5中，在本发明的粘合剂层中，低MVTR聚合物或者共聚物将在图4和图5两者中的硅烷-改性聚合物或者共聚物分子之间的间隙中(并且与其它硅烷-改性聚合物或者共聚物具有类似的结构).因此，如上所述，在一个实施方案中，粘合剂层包含硅烷-改性聚合物或者共聚物和低MVTR聚合物或者共聚物，它们一同形成互相贯穿的网络.在一个实施方案中，粘合剂层包含交联硅烷-改性聚合物或者共聚物，其形成网络，和低MVT聚合物或者共聚物，其在由交联硅烷-改性聚合物或者共聚物形成的网络中贯穿.在一个实施方案中，包含交联硅烷-改性聚合物或者共聚物和低MVTR聚合物或者共聚物的本发明的粘合剂是高强度、低MVTR粘合剂，其同时将太阳能电池板的元件结合在一起和提供显著的湿气阻隔性.
湿气渗透率(MVTR)按照ASTM试验方法F1249-90测定.在实施该ASTM方法中，按照以下制备样品.将粘合剂薄膜压入模具，加热和在真空下压制，达到0.050到0.060英寸(1.27到1.52毫米)的厚度.在加热和压制操作期间使用真空，以确保制造的薄膜没有空气空隙或者气泡.在从压机空腔中除去薄膜之后，其可以通过暴露于高湿度环境中的水分而被固化.没有必要在测试MVTR之前将薄膜固化，因为固化的薄膜或者未固化的薄膜的MVTR值是几乎相同的，因为弹性粘合剂的MVTR据信与聚合物骨架的关系比与聚合物的交联密度的关系更密切.为了使复合粘合剂薄膜容易处理，用五平方厘米的模切铝掩模来固定该薄膜.该掩模(可得自设备制造商MOKON，Buffalo，New York)被用来将薄膜固定在试验箱中.模切铝掩模具有在其中切割的五平方厘米(5cm2)开口，以进行测试。将低MVTR粘合剂组合物薄膜的样品放在模切铝掩模上.将第二个模切铝掩模放在第一个之上，使粘合剂组合物薄膜处于它们之间.这种刚性结构可以容易地放入试验箱，并且按照ASTM方法对暴露在掩模中的5cm2样品进行MVTR测试.
在此，术语“低MVTR”或者“低湿气渗透率”指通过ASTMF1249-90测定，水蒸汽或者水分通过该术语所描述的材料的速率小于5克/平方米/日(g/m2/d)。这样的湿气渗透速率通常被认为是“低的”.
在一个实施方案中，粘合剂组合物具有小于大约3g/m2/d的湿气渗透率(MVTR).在一个实施方案中，粘合剂组合物具有小于大约1g/m2/d的MVTR.虽然粘合剂组合物的理想的最低MVTR是零，但是在一个实施方案中，对于低MVTR聚合物例如PIB，最低的MVTR为大约0.05g/m2/d.因此，在一个实施方案中，本发明粘合剂组合物的MVTR在大约0.075到大约5g/m2/d的范围内.在另一个实施方案中，本发明粘合剂组合物的MVTR在大约0.1到大约3g/m2/d的范围内.在另一个实施方案中，本发明粘合剂组合物的MVTR在大约0.5到大约2g/m2/d的范围内。
在一个实施方案中，粘合剂组合物还包含填料.在一个实施方案中，填料包括碳酸钙、滑石、硫酸钡、粘土、硅石、炭黑、二氧化钛以及其两种或多种的混合物.
因为粘合剂组合物应该是非导电性的，即介电材料，因此使用的填料材料应该是非导电性的，或者如果可能是导电的，应该以这样一种水平使用，该水平不导致粘合剂组合物具有小于大约1×108欧姆-厘米的介电强度，按照ASTM D257测定.粘合材料的典型的、希望的介电强度为大约1×109欧姆厘米，按照ASTM D257测定.
在一个实施方案中，粘合剂组合物还包含增粘剂.在一个实施方案中，增粘剂包括以下的一种或多种：硅烷、钛酸酯、锆酸盐和锆-铝酸盐.
在一个实施方案中，硅烷增粘化合物包括乙烯基硅烷、胺取代的烷基或者烷基/烷氧基硅烷和其它已知的增粘硅烷化合物.在一个实施方案中，硅烷增粘化合物包括具有通式结构(TV)的硅烷：
Si(OR1)n(R2)m    (IV)
其中，每个R1独立地是C1-C8支链或者无支链的烷基基团，每个R2独立地是R1或者C1-C8支链或者元支链的、取代或未取代的烷基基团或者卤素，n＝1到3，m＝1到3，和m+n＝4.烷基基团的取代基可以包括，例如伯或者仲胺和卤素.因此，例如，甲硅烷基基团可以是三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基、甲基二甲氧基甲硅烷基、三甲氧基氯代硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷或者γ-氯代丁基三乙氧基硅烷.如该通式说明的，甲硅烷基基团可以具有一个到三个OR1取代基，并且可以具有一个到三个R2取代基.
在一个实施方案中，钛酸酯和锆酸酯增粘化合物通常具有连接到中心钛或者锆原子的大的(例如大约5到大约20个碳原子)烃基团或者实质上的烃基团.因此，在一个实施方案中，这些钛酸酯和锆酸酯增粘化合物包含大约5到大约100个碳原子，而在一个实施方案中包含大约20到大约60个碳原子.“实质上的烃”描述了这样的基团，其包含杂原子取代基，该取代基不改变所述基团的主要的烃性质.在本发明的上下文中，不改变所述取代基的主要的烃性质的包含杂原子取代基的非烃基团包括例如氯和氟等基团；本领域技术人员将了解这类基团.通常，在烃基团中存在每10个碳原子不多于大约2、和在一个实施方案中不多于1个杂原子取代基.通常，在烃基团中不存在这类杂原子取代基.
适合的锆-铝酸盐增粘化合物可购自Rhone-Poulenc.铝-锆络合物的制备描述于U.S.专利4,539,048和4,539,049.这些专利描述了对应于经验式(V)的锆-铝酸盐络合反应产品：
(Al2(OR1O)aAbBc)x(OC(R2)O)y(ZrAdBe)z    (V)
其中，X、Y和Z是至少1，R2是烷基、链烯基、氨基烷基、羧基烷基、巯基烷基或者环氧基烷基基团，具有2到17个碳原子，并且X∶Z的比值为大约2∶1到大约5∶1.另外的锆-铝酸盐络合物描述于美国专利号4,650,526.涉及锆-铝酸盐增粘化合物的这三件专利的公开在此引为参考.
在一个实施方案中，粘合剂组合物还包含增塑剂.在一个实施方案中，增塑剂包括以下的一种或多种：烃油、二元酸的酯衍生物、矿物油、石蜡、石蜡衍生物和聚丁烯.
在一个实施方案中，粘合剂组合物还包含增粘树脂.在一个实施方案中，增粘树脂包括以下的一种或多种：松香酯、聚萜烯、聚萜烯衍生物、C5烃类树脂、C9烃类树脂、酚醛树脂和天然树脂.
在一个实施方案中，太阳能电池板还包括组件导线开口和密封所述组件导线开口的组件导线粘合剂组合物.在一个实施方案中，组件导线粘合剂组合物包含低MVTR聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物，但是具有与处于光电材料层和背板之间并且将它们粘合在一起的粘合剂层不同的配方.
因此，在一个实施方案中，本发明进一步涉及太阳能电池板，其包含光电材料层；背板；在光电材料层或者背板的至少一个中的组件导线开口；和密封所述组件导线开口的组件导线密封剂/粘合剂组合物，所述组件导线密封剂/粘合剂组合物包含低MVTR聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物。在一个实施方案中，组件导线粘合剂是与用于组装粘合剂的相同的粘合剂.在另一个实施方案中，组件导线粘合剂与组装粘合剂具有不同的配方.
图6是包括本发明进一步实施方案的太阳能电池板的简略剖视图.图6显示了太阳能电池板400，其包括以上关于图1-3所描述的相同的元件，并且进一步包括组件导线118和组件导线开口120.如图6中所示，在一个实施方案中，组件导线开口120穿过背衬层108，形成组件导线118从其中通过伸到太阳能电池板400的外面的通路.因此，组件导线118提供从产生电流的许多单个光电池元件112到所述电流被使用的外面的电连接。
图7是例如示于图6中的太阳能电池板400的简略剖视图，其进一步包括密封组件导线118和组件导线开口120的组件导线粘合剂122.在一个实施方案中，组件导线粘合剂122是本发明的低MVTR粘合剂.在一个实施方案中，组件导线粘合剂122是与如上所述的用作组装粘合剂106的那些相同的粘合剂.在一个实施方案中，组件导线粘合剂122包含相对于硅烷-改性聚合物或者共聚物的比例，较大比例的低MVTR聚合物或者共聚物组分.因为组件导线粘合剂不需要组装粘合剂所需要的高强度，因此可以提高MVTR聚合物或者共聚物组分相对于硅烷-改性聚合物或者共聚物组分在粘合剂组合物中的填充量.由于提高MVTR聚合物或者共聚物的填充量，这种改性在进一步降低成功地进入太阳能电池板的水分的绝对量中是有益的。这种改性的益处还在于，降低的硅烷-改性聚合物或者共聚物的量使组件导线粘合剂122较柔软，因此更适应组件导线118的可能的运动，而不会产生水分能够通过其进入太阳能电池板内部的直接通路的危险.
在某些实施方案(未显示)中，可以围绕太阳能电池板形成框架例如铝制框架.这类框架提供了稳定性以及可以进行装配的位置.框架可以用适当的粘合剂密封到太阳能电池板上.在一个实施方案中，框架由低MVTR粘合剂组合物，例如本发明的那些，密封到太阳能电池板上.在一个这样的实施方案中，用于将框架粘合到太阳能电池板的低MVTR粘合剂组合物是如上所述的组装粘合剂.在另一个实施方案中，用于将框架粘合到太阳能电池板的低MVTR粘合剂组合物是如上所述的组件导线粘合剂.在两个实施方案中，其中框架用低MVTR粘合剂组合物粘合到太阳能电池板，由粘合剂和框架为太阳能电池板提供了针对水汽渗透的额外保护.
在其它实施方案中，框架由粘合剂例如丁基型热熔胶密封到太阳能电池板，如本领域中已知的并且通常用于该目的的.此外，在某些实施方案中，丁基型热熔胶可以用作组件粘合剂，用于围绕组件导线密封.
太阳能电池板的制造方法
在一个实施方案中，本发明涉及制造太阳能电池板的方法，该太阳能电池板包含光电材料层和背板，所述方法包括以下步骤：(a)通过混合低MVTR聚合物或者共聚物与硅烷-改性聚合物或者共聚物，形成具有低湿气渗透率的粘合剂组合物，(b)使用所述粘合剂组合物将光电材料层粘合到背板，和(c)交联所述硅烷-改性聚合物或者共聚物.在一个实施方案中，在交联时，硅烷-改性聚合物或者共聚物形成网络，低MVTR聚合物或者共聚物在其中贯穿.
在一个实施方案中，步骤(b)包括在光电材料上涂覆粘合剂组合物的层.
在一个实施方案中，太阳能电池板包括组件导线开口，并且所述方法还包括将粘合剂组合物施加到组件导线开口.
图8是用图解法说明本发明制造太阳能电池板方法的步骤的流程图.如图8中所示，在所述方法的第一个步骤(显示为步骤S801)中，提供光电层.在通常的情况下，光电层将通过适当的方法沉积到前面板的表面，例如如上所述的.此外，光电层通常被分为单个光电池或者光电元件.根据太阳能电池的设计，每个光电池将被电连接.本领域技术人员能够对此进行适当地设计或者选择，并且本发明不局限于任何特殊的光电材料层形式.
在所述方法的第二个步骤(在图8中显示为步骤S802)中，形成具有低MVTR的粘合剂组合物.低MVTR粘合剂组合物通过混合低MVTR聚合物或者共聚物与硅烷-改性聚合物或者共聚物来形成.在一个实施方案中，将适合的交联催化剂加入低MVTR聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物的混合物.
低MVTR聚合物或者共聚物可以是以上公开的任何一种材料.在一个实施方案中，低MVTR聚合物或者共聚物是异丁烯的聚合物或者共聚物，而在一个实施方案中，低MVTR聚合物是聚异丁烯.
硅烷-改性聚合物或者共聚物可以是以上公开的任何一种聚合物或者共聚物，而用以改性所述聚合物或者共聚物的甲硅烷基基团可以是以上公开的甲硅烷基基团的任何一种.在一个实施方案中，聚合物或者共聚物包含丙烯，并且在一个实施方案中，聚合物是无定形聚丙烯.在一个实施方案中，甲硅烷基基团是三甲氧基甲硅烷基基团、三乙氧基甲硅烷基基团、三甲氧基甲硅烷基基团或者三乙氧基甲硅烷基基团的烷基衍生物、氨基烷氧基硅烷或者不饱和有机硅烷例如乙烯基三甲氧基硅烷，或者这些甲硅烷基基团的任何两种或多种的混合物，或者在此公开的任何一硅烷.
步骤S802可以在适合的混合设备例如班伯里混炼机中进行.在一个实施方案中，混合步骤在低水分条件下进行，以避免硅烷-改性聚合物或者共聚物的过早交联.在另一个实施方案中，混合步骤在惰性气体气氛下进行，以避免硅烷-改性聚合物或者共聚物的过早交联.惰性气体可以是例如氮气.在另一个实施方案中，混合步骤在干燥空气的气氛中进行，其中空气已经通过例如冷冻进行干燥，以避免硅烷-改性聚合物或者共聚物的过早交联.在任何实施方案中，在避免过早交联的条件下处理硅烷-改性聚合物或者共聚物是慎重的.
当低MVTR粘合剂组合物已经通过充分地混合所述成分而形成时，其随时可以被应用.
如图8中所示，在本发明的第三个步骤(显示为步骤S803)中，低MVTR粘合剂组合物被施加到光电材料层和背板的至少一个.如上所述，低MVTR粘合剂组合物可以被施加到前面板或者背板之一或两者.在其中低MVTR粘合剂被施加到前面板的实施方案中，其被施加到光电层或者保护层中或之上，取决于是否存在保护层.
在选择的层或者板上施加低MVTR粘合剂组合物可以借助于任何本领域中已知的适当的方法.例如，低MVTR粘合剂组合物可以通过以下方法施加：喷雾、挤出、用适当的装置例如刮刀涂抹和其它方法，例如转移薄膜例如剥离衬层.适合的剥离衬层应该具有低的含水量或者不含水.因此，剥离衬层的适合的材料将是用适合的隔离剂处理的聚烯烃或者聚乙烯.在一个实施方案中，尼龙不适合于剥离衬层，因为其可能包含残余水或者其它活性氢源.
如图8中所示，在本发明的第四个步骤(显示为步骤S804)中，相应的层被固定在一起，形成密封接触.因此，光电材料层、低MVTR粘合剂组合物层和背板被固定形成单一单元.在一个实施方案中，低MVTR粘合剂组合物对于将前面板和背板固定在一起是足够粘性的.光电材料层、低MVTR粘合剂组合物层和背板在压力、真空和热的至少一种存在下被固定在一起.施加这样的力有助于粘合剂润湿其将附着的表面，以提供密切的、完全的附着.粘合剂应该以这样一种方式施加，以避免在相应的前面板和背板之间形成气袋或者气泡.正如本领域中已知的，这样的气袋或者气泡可能导致太阳能电池板在使用中破坏.
如图8中所示，在本发明的第五个步骤(显示为步骤S805)中，低MVTR粘合剂组合物通过硅烷-改性聚合物或者共聚物的反应被交联.在一个实施方案中，交联通过大气湿度引发。在一个实施方案中，低MVTR粘合剂组合物还包含适合的交联催化剂，例如任何以上公开的那些.在包括这样的催化剂的实施方案中，交联反应由催化剂加速.在没有催化剂存在下，交联反应可能是十分缓慢的.
在一个实施方案中，低MVTR粘合剂组合物的交联通过在太阳能电池板的组装期间或者之后将低MVTR粘合剂组合物暴露于大气湿度而被引发.
在一个实施方案中，如上所述，太阳能电池板包括组件导线开口，组件导线通过这些开口伸出来.在这样的实施方案中，低MVTR粘合剂组合物可以在组装太阳能电池板期间在适合的时间被插入组件导线开口中.如上所述，组件导线粘合剂可以具有与组装粘合剂相同的组成，或者其可以具有这样的组成，其包含较大比例的低MVTR聚合物或者共聚物.在下文中，将用于组件导线粘合剂的组合物的两种实施方案称为组件导线粘合剂.
通常，当组装太阳能电池板时，组件导线118被首先电连接到光电层102.当背板108和前面板104(以及光电层102)被固定在一起时，组件导线118将穿过施加的粘合剂层106并且伸入和通过组件导线开口120.组件导线开口120可以用组件导线粘合剂122在任何适当的时间充填.
在一个实施方案中，在低MVTR组装粘合剂102被施加到背板108的表面的同时，组件导线粘合剂122被施加到组件导线开口120.然而，这要求将组件导线118通过粘合剂-填充的组件导线开口120，这可能不是希望的.在另一个实施方案中，在前面板104和背板108已经形成密封接触之后，但是在硅烷-改性聚合物或者共聚物的交联被引发之前，施加组件导线粘合剂122，以填充组件导线开口120.在另一个实施方案中，组件导线粘合剂122可以在交联已经被引发之后施加.在其中交联通过在组装期间与大气湿度接触被引发的实施方案中，组件导线粘合剂122将在交联的引发之后被施加，因为当低MVTR粘合剂组合物暴露到大气湿度时交联将被立即引发.
如图8中所示，一旦交联反应已经引发，太阳能电池板的制造可以继续.注意到，交联反应可以继续一些时候.在一个实施方案中，在交联已经被引发之后，交联反应继续数小时.在另一个实施方案中，交联反应继续许多天或者周.在另一个实施方案中，交联反应在长时间内继续，其速度缓慢到可以忽略，并且可以作为水分侵入低MVTR粘合剂组合物中的结果，在以后的某一时间被再引发或者加速.
实施例
以下实施例涉及供本发明太阳能电池板使用的粘合剂组合物、其配方和测试.虽然测试被用于试验板，但是它们被认为完全适用于在此描述的太阳能电池板.在每种情况下，指出的制剂以如上所述的方式从指出的源物质制备，即通常在没有水分存在下使用适当的混合来制备。这些实施例是说明性的，并且不打算限制范围.
制剂实施例：
以下制剂实施例包含本发明的低MVTR聚合物和硅烷-改性APAO：
成分            A       B       C       D        E
聚异丁烯橡胶   16.00    0.00    10.00   33.00    10.00
填料           34.00    0.00    0.00    33.00    80.00
烃类树脂       10.00    0.00    0.00    0.00     0.00
半固体PIB      5.00     10.00   0.00    0.00     0.00
硅烷           0.20     0.00    0.00    0.00     0.00
催化剂         0.05     0.00    0.00    0.05     0.05
硅烷-改性APAO  34.00    90.00   90.00   34.00    10.00
总量           100.25   100.00  100.00  100.05   100.05
成分           F        G       H       I        J
聚异丁烯橡胶   10.00    10.00   0.00    10.00    10.00
填料           30.00    30.00   33.00   45.00    40.00
烃类树脂       5.00     25.00   15.00   0        10.00
半固体PIB      5.00     0.00    18.00   0.00     5.00
硅烷           0.20     0.00    0.00    0.00     0.20
催化剂         0.05     0.05    0.05    0.05     0.05
硅烷-改性APAO  50.00    35.00   34.00   45.00    35.00
总量           100.25   100.05  100.05  100.05   100.00
用于上述制剂实施例的原料如下：
Figure C0382449600261
Figure C0382449600271
基层压粘合剂
Figure C0382449600272
Figure C0382449600273
是氯磺化聚乙烯，可得自DuPont，美国.
VAMAC基层压粘合剂
Figure C0382449600274
G据信是包含羧基基团的乙烯/丙烯酸甲酯共聚物，可购自DuPont，美国.
腈类橡胶基层压粘合剂
Figure C0382449600282
1072G据信是羧酸官能丁腈橡胶，可得自ZeonChemicals，Inc.，Louisville，Ky..
具有两种硅烷-改性聚合物的粘合剂组合物
Figure C0382449600283
＊硅烷-可交联组合物是通过将大约5重量％的N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷与大约95重量％的环氧氯丙烷橡胶反应来制备.
具有硅烷-改性聚合物的粘合剂组合物
Figure C0382449600291
＊硅烷-可交联组合物是通过将大约5重量％的N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷与大约95重量％的环氧氯丙烷橡胶反应来制备.
具有两种硅烷-改性聚合物的粘合剂组合物
Figure C0382449600292
＊硅烷-可交联组合物通过大约5重量％的N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷与大约95重量％的H-30橡胶反应进行制备.
具有硅烷-改性聚合物的粘合剂组合物
Figure C0382449600301
＊硅烷-可交联组合物通过大约5重量％的N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷与大约95重量％的
Figure C0382449600302
H-30橡胶反应进行制备.
具有两种硅烷-改性聚合物的粘合剂组合物
具有硅烷-改性聚合物的粘合剂组合物
＊＊在上述实施例中，异丁烯和对甲基苯乙烯的硅烷-接枝共聚物通过88重量％的异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物与12重量％的乙烯基三甲氧基硅烷反应进行制备.
在上述制剂实施例中，使用了以下原材料：
原材料定义
Figure C0382449600312
包含硅烷-改性APAO的粘合剂组合物的强度测试：
制备了以下制剂，其与以上显示的制剂实施例A相似，并且在制造示例性的太阳能电池板其间将前面板和背板粘合之后，在各种时间之后测试了拉伸强度和搭接剪切强度.拉伸强度测试按照ASTMD412-87进行.搭接剪切强度测试按照ASTM C961-87进行.
Figure C0382449600321
试验结果：
将上述制剂施加到测试基材上并且按照上述ASTM方法进行测试.获得的结果如下.
如试验结果所示，在这种制剂中，在试板被制造之后，拉伸强度和抗剪强度两者在数周的时间内随着时间增加.
对比实施例硅烷-改性APAO与标准APAO对比：
如以上所述，通过在适合的混合设备中在没有水分存在下进行混合，制备了以下制剂.
Figure C0382449600331
Figure C0382449600332
206V是硅烷改性的APAO.
Figure C0382449600333
750是标准的非硅烷APAO.乙烯基硅烷是包含至少一个乙烯基基团的硅烷化合物，例如乙烯基三甲氧基硅烷.A186硅烷据信包含β-(3，4-环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷，并且可购自OSI Specialties，Inc.，Danbury，康涅狄格.
搭接剪切试验：
将上述制剂施加到测试基材上，并且按照ASTM C961-87测定搭接剪切强度.获得的结果如以下所示.
Figure C0382449600341
在上述试验结果中，在“内聚”破坏方式中，粘合剂组合物内部分离，而对两个基材的粘合得到保持，而在“粘合”破坏方式中，粘合剂组合物对一个基材的粘合被破坏，并且所有粘合剂保持在一个基材上或者另一个基材上.因此，上述测试证明，与不用硅烷-改性聚合物或者共聚物制备的相同的制剂相比，硅烷-改性聚合物或者共聚物在对测试基材的粘合性中提供了提高的强度.
虽然已经根据某些优选实施方案展示和描述了本发明，但是本领域技术人员在阅读和理解该说明书和所附附图时，能够想到存在相当的变化和改进.特别地，关于由上述事物(组分、组件、装置、组合物、步骤等等)完成的各种功能，用于描述这样的事物的术语(包括提到的“手段”)，除非另有说明，用以指完成所描述事物的特定功能的任何事物(即功能等效物)，即使与在本文中举例说明的本发明示例性实施方案中公开的、完成所述功能的结构并不是结构上相当的.此外，虽然可能仅仅就几种举例说明的实施方案的一个描述了本发明的特定特征，但是如果对于任何给定的或者特定的应用是需要的和有利的，这样的特征可以与其它实施方案的一种或多种其它特征结合.

Claims (26)

1.一种太阳能电池板，其包括：
光电材料层；
背板；和
将光电材料层粘合到背板的粘合剂层，
其中，粘合剂层包含粘合剂组合物，该粘合剂组合物包含低湿气透过率聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物。
2.权利要求1的太阳能电池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物是交联的。
3.权利要求2的太阳能电池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物是作为暴露于大气中的氧气或者水分的结果被交联的。
4.权利要求1-3任何一项的太阳能电池板，其中粘合剂组合物具有小于3克/平方米/日的湿气透过率，或者具有小于1克/平方米/日的湿气透过率。
5.权利要求1的太阳能电池板，其中低湿气透过率聚合物或者共聚物包括以下的至少一种：聚异丁烯、异丁烯-异戊二烯共聚物、异丁烯-异戊二烯-二乙烯基苯共聚物、氯化或者溴化丁基橡胶、异丁烯-溴化对甲基苯乙烯共聚物、异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物、氯磺化聚乙烯、乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、丁腈共聚物、聚氯丁二烯或者其两种或多种的混合物。
6.权利要求1的太阳能电池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包含以下的一种或多种：
(a)丙烯的单体单元；
(b)丙烯的均聚物或者丙烯和至少一种C2-C8α-烯烃的共聚物；或
(c)丙烯与马来酸酐或者(甲基)丙烯酸烷基酯的一种或多种的共聚物。
7.权利要求1-3任何一项的太阳能电池板，其中粘合剂组合物还包含能够引发硅烷-改性聚合物或者共聚物上的甲硅烷基基团之间的交联的交联引发剂，或者交联催化剂或者其混合物。
8.权利要求1-3任何一项的太阳能电池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包括以下的一种或多种：
(a)硅烷-改性无定形α-烯烃聚合物或者共聚物，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物是包含具有结构(I)的甲硅烷基基团的硅烷-改性无定形α-烯烃聚合物或者共聚物：
-Si(OR1)n(R2)m    (I)
其中，R1和R2的每一个独立地是C1-C8支链或者无支链的烷基基团，n＝1到3，m＝0到2，和m+n＝3；
(b)硅烷-可交联卤代聚合物组合物，其包含100重量份的卤代聚合物和0.1到20重量份的含氨基基团的硅烷化合物的混合物，所述含氨基基团的硅烷化合物具有以下通式结构(II)：
RHNR’Si(OR”)3    (II)
其中R是氢、烷基或者苯基，R’是亚烷基基团，OR”是具有1到6个碳原子的烷氧基或者烷氧基烷氧基基团；和
(c)单烯烃和乙烯基芳族单体的硅烷接枝共聚物，其包含至少50摩尔％的至少一种C3-C7单烯烃和0.1直至50摩尔％的至少一种乙烯基芳族单体，其中硅烷具有通式结构(III)：
RR’SiY2    (III)
其中R代表单价烯属不饱和烃或者烃氧基基团，其与在主链聚合物上产生的自由基位具有反应性，Y代表可水解的有机基团，和R’代表烷基或者芳基或者Y基团。
9.权利要求1的太阳能电池板，其中粘合剂组合物还包含以下的一种或多种：
(a)增粘剂，其包括硅烷、钛酸酯、锆酸酯或者锆-铝酸盐的一种或多种；
(b)增塑剂，其包括烃油、二元酸的酯衍生物、矿物油、石蜡、石蜡衍生物或者聚丁烯的一种或多种，和
(c)增粘树脂，其包括松香酯、聚萜烯、聚萜烯衍生物、C5烃类树脂、C9烃类树脂、酚醛树脂或者天然树脂的一种或多种。
10.一种制造太阳能电池板的方法，该太阳能电池板包括光电材料层和背板，所述方法包括：
(a)通过混合低湿气透过率聚合物或者共聚物与硅烷-改性聚合物或者共聚物，形成具有低湿气渗透率的第一粘合剂组合物；
(b)使用第一粘合剂组合物将光电材料层粘合到背板；和
(c)交联所述硅烷-改性聚合物或者共聚物。
11.权利要求10的方法，其中所述第一粘合剂组合物还包含交联引发剂和/或交联催化剂。
12.权利要求10的方法，其中在交联时，硅烷-改性聚合物或者共聚物形成网络，低湿气透过率聚合物或者共聚物在所述网络中贯穿。
13.权利要求12的方法，其中光电材料层被沉积在玻璃基材上，并且其中步骤(b)包括在光电材料层上施加第一粘合剂组合物的层。
14.权利要求10的方法，其中太阳能电池板包括组件导线开口，其穿过光电材料层或者背板的至少一个，并且所述方法还包括将包含低湿气透过率聚合物或者共聚物的第二粘合剂组合物施加到所述组件导线开口，其中第二粘合剂组合物与第一粘合剂组合物相同或者不同。
15.权利要求10的方法，其中交联通过将粘合剂组合物暴露于大气中的氧气或者水分而被引发。
16.权利要求10-15任何一项的方法，其中粘合剂组合物具有小于3克/平方米/日的湿气透过率，或者具有小于1克/平方米/日的湿气透过率。
17.一种太阳能电池板，其包含：
光电材料层，
背板；
将光电材料层粘合到背板的粘合剂层；
穿过光电材料层或者背板的至少一个的组件导线开口；和
密封所述组件导线开口的组件导线粘合剂组合物，所述组件导线粘合剂组合物包含低湿气透过率聚合物或者共聚物以及硅烷-改性聚合物或者共聚物。
18.权利要求17的太阳能电池板，其中粘合剂层包含粘合剂组合物，其包含低湿气透过率聚合物或者共聚物和硅烷-改性聚合物或者共聚物，其可以与组件导线粘合剂组合物相同或者不同。
19.权利要求17或18的太阳能电池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物是交联的。
20.权利要求19的太阳能电池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物是作为暴露于大气中的氧气或者水分的结果被交联的。
21.权利要求17或18的太阳能电池板，其中粘合剂组合物具有小于3克/平方米/日的湿气透过率，或者具有小于1克/平方米/日的湿气透过率。
22.权利要求17或18的太阳能电池板，其中低湿气透过率聚合物或者共聚物包括以下的至少一种：聚异丁烯、异丁烯-异戊二烯共聚物、异丁烯-异戊二烯-二乙烯基苯共聚物、氯化或者溴化丁基橡胶、异丁烯-溴化对甲基苯乙烯共聚物、异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物、氯磺化聚乙烯、乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、丁腈共聚物、聚氯丁二烯或者其两种或多种的混合物。
23.权利要求17或18的太阳能电池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包含以下的一种或多种：
(a)丙烯的单体单元；
(b)丙烯的均聚物或者丙烯和至少一种C2-C8α-烯烃的共聚物；或
(c)丙烯与马来酸酐或者(甲基)丙烯酸烷基酯的一种或多种的共聚物。
24.权利要求17或18的太阳能电池板，其中粘合剂组合物还包含能够引发硅烷-改性聚合物或者共聚物上的甲硅烷基基团之间的交联的交联引发剂，或者交联催化剂或者其混合物。
25.权利要求17或18的太阳能电池板，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物包括以下的一种或多种：
(a)硅烷-改性无定形α-烯烃聚合物或者共聚物，其中硅烷-改性聚合物或者共聚物是包含具有结构(I)的甲硅烷基基团的硅烷-改性无定形α-烯烃聚合物或者共聚物：
-Si(OR1)n(R2)m    (I)
其中，R1和R2的每一个独立地是C1-C8支链或者无支链的烷基基团，n＝1到3，m＝0到2，和m+n＝3；
(b)硅烷-可交联卤代聚合物组合物，其包含100重量份的卤代聚合物和0.1到20重量份的含氨基基团的硅烷化合物的混合物，所述含氨基基团的硅烷化合物具有以下通式结构(II)：
RHNR’Si(OR”)3    (II)
其中R是氢、烷基或者苯基，R’是亚烷基基团，OR”是具有1到6个碳原子的烷氧基或者烷氧基烷氧基基团；和
(c)单烯烃和乙烯基芳族单体的硅烷接枝共聚物，其包含至少50摩尔％的至少一种C3-C7单烯烃和0.1直至50摩尔％的至少一种乙烯基芳族单体，其中硅烷具有通式结构(III)：
RR’SiY2    (III)
其中R代表单价烯属不饱和烃或者烃氧基基团，其与在主链聚合物上产生的自由基位具有反应性，Y代表可水解的有机基团，和R’代表烷基或者芳基或者Y基团。
26.权利要求17或18的太阳能电池板，其中粘合剂组合物还包含以下的一种或多种：
(a)增粘剂，其包括硅烷、钛酸酯、锆酸酯或者锆-铝酸盐的一种或多种；
(b)增塑剂，其包括烃油、二元酸的酯衍生物、矿物油、石蜡、石蜡衍生物或者聚丁烯的一种或多种，和
(c)增粘树脂，其包括松香酯、聚萜烯、聚萜烯衍生物、C5烃类树脂、C9烃类树脂、酚醛树脂或者天然树脂的一种或多种。
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